“火柴盒”也能直连卫星?揭秘低轨物联网的底层密码

2025-12-26 10:57:30

想象一下:你希望一个火柴盒大小依靠电池供电数年的传感器,能和几百公里外以 7.5 km/s 极速飞行的卫星稳定通信 。

 

最近,卫星通信领域融资热度居高不下,国内已有企业宣布完成亿元级别融资当低轨卫星密集升空,星链、星座、空天地一体化网络成为热词,很多人关注的是轨道、火箭和星数,但真正决定“万物是否能连上天”的,往往藏在最不起眼的地方——物理层调制方式

 

在最近一次星地通信地面实测中,纵行科技基于 ZETA 技术体系与 ZT1826 芯片,在375bps 速率下实现 68km 近零丢包通信,并在 92km 仍保持稳定链路

这并不是一次“拉距离”的炫技测试,而是一条清晰的技术进化路径验证。

这条路径,始于 M-FSK,成于 FHSS(跳频)

这,正是低轨卫星物联网(NTN IoT)真正的技术门槛。


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一、从最基础的问题开始:信号,如何在“极弱”中被听见?


在地面蜂窝通信时代,我们习惯了“功率不够就加基站、速率不够就加带宽”。

但在卫星物联网场景中,现实条件几乎全部相反:

 终端:电池供电,寿命以

 距离:数百至上千公里

 信号功率:接收端常低于 –135 dBm

 卫星速度:约 7.5 km/s,多普勒变化剧烈

在这样的物理条件下,通信首先要解决的不是“吞吐”,而是“听得见”。


为什么是 M-FSK?

M-FSK(多进制频移键控)并不是一项新技术,但它在物理层上具备一个被长期低估的优势:极高的功率效率,通过拉长符号时间、在多个离散频点上传递信息,M-FSK 能在极低信噪比下完成可靠解调。这正是它在超远距离、低功耗场景中的核心价值。

在纵行科技 ZETA 技术体系中,ZT1826 芯片的接收灵敏度可达 –149 dBm,正是这一物理特性的工程化结果。

但问题也随之而来。




二、仅靠 M-FSK 还不够:真实世界并非“理想信道”


如果通信环境是理想的、静止的、无干扰的,那么单一频点的 M-FSK 已经足够优秀。

但现实中的卫星物联网,必须同时面对三重挑战:

1. 容量冲突:同一卫星视野内,可能有数十万终端

2. 多径衰落:城市、山地、工业场景频繁出现深衰落

3. 多普勒变化率不是“偏移”,而是“快速变化”

这正是技术演进的必然方向。




三、为什么要引入 FHSS?答案藏在物理层


FHSS(跳频扩频)并不是为了“炫技”,而是一次系统级的物理层重构

当 M-FSK 与 FHSS 结合,通信行为发生了根本变化:

 信号不再“驻留”在一个频点

 数据被切分为极短的时间-频率碎片

 每一次跳频,都是一次新的独立传播机会


1️⃣第一关: 容量——从“车祸现场”到“概率游戏”

在卫星覆盖区内,可能同时存在成千上万个终端

传统长包、固定频点通信的结果只有一个:

谁撞上谁,谁一起报废。


而 M-FSK + FHSS 的思路完全不同:

 数据被拆成极短片段

 分散在时间与频率二维空间

 碰撞从“必然事件”变成“低概率事件”

这正是卫星 IoT 能否规模化的前提。


2️⃣第二关: 抗多径——不赌一次,赌“下一次”

多径衰落本质上是“某些频点暂时不可用”。

跳频系统的优势在于:

这一跳失败,不代表下一跳失败

只要足够多的跳频片段被正确接收,系统就可以通过纠错与重组恢复完整数据。这种频率分集能力,使其在复杂地形与工业环境中具备更高稳定性。


3️⃣第三关:抗多普勒——时间切片的“物理级解法”

低轨卫星速度约 7.5km/s,多普勒频移不仅存在,而且在快速变化

这是很多调制方式在星地场景下“理论可行、工程失效”的根源。

为什么 M-FSK + FHSS 能避开这道坎?


答案很“物理”。

 跳频把时间切得足够短

 在每一跳内,多普勒变化几乎可以视为“静止”

 接收端无需复杂预测与补偿

用一个形象的比喻:

 CSS 类调制像长曝光拍照,一快就糊

 跳频 M-FSK 更像高速连拍,每一帧都清晰



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四、从理论到实测:星地通信的现实验证


技术路线是否成立,最终要回到实测数据

在近期由纵行科技联合香港蜂飞(Beefly Space)与上海交通大学开展的星地通信地面验证中:

 68 km

   ○ 速率 375 bps

   ○ 近零丢包,链路稳定

 92 km

   ○ 接收功率接近 –136 dBm

   ○ 成功维持通信链路,满足星地验证需求


这并非极限测试,而是在非最低速率、非多天线接收条件下完成。

它所验证的,并不是“能不能更远”,而是:

这一物理层组合,确实适用于星地链路的真实约束条件。




五、低轨卫星物联网,不止一条路


很多技术在论文里成立,但只有极少数,能在真实环境中被验证。ZT1826 星地通信地面实测并不是“终点”,而是一次关键的物理层路径确认


 M-FSK 与FHSS 二者结合,是星地 IoT 面向规模化的可行解

 


在资本和产业视角中,低轨卫星通信往往被等同于“更高带宽、更大星座”。但在另一条更贴近产业落地的路径上,极简终端 + 极致物理层设计,同样具备不可忽视的价值。从 M-FSK,到 FHSS,再到面向星地链路的系统级融合,这是一条顺着自然规律生长出来的技术路径。而星地互联的未来,也正藏在这些看似“朴素”的选择里。